photovoltaik Ausgabe: 12-2018

STROM IN SALZWASSER PUFFERN


Elektrolyse? Nein, ein Batteriespeicher. Firmenchef Helmut Mayer in der Fertigungshalle im österreichischen Vöcklamarkt. Der Salzwasserspeicher überzeugt immer mehr Installateure.

Elektrolyse? Nein, ein Batteriespeicher. Firmenchef Helmut Mayer in der Fertigungshalle im österreichischen Vöcklamarkt. Der Salzwasserspeicher überzeugt immer mehr Installateure.

Gewerbespeicher — Fast alle Hersteller verwenden Lithium. Alternativen gibt es kaum. Bluesky Energy setzt auf eine Salzwasserbatterie, die besonders durch ihre Sicherheit besticht. Aber auch die technischen Daten können sich sehen lassen. Niels Hendrik Petersen

Inhaltsübersicht

  1. STROM IN SALZWASSER PUFFERN
  2. Varta Storage/ Porsche
  3. Energie-Control Austria

Im österreichischen Vöcklamarkt, einem kleinen Ort gut 30 Kilometer südlich von der deutschen Grenze entfernt, liegt das Hauptquartier von Bluesky Energy. Das Team von Helmut Mayer entwickelt und fertigt eine innovative Salzwasserbatterie. Insgesamt hat die österreichische Firma bereits mehr als 300 Systeme installiert, sagt Geschäftsführer Mayer.

Schule besteht auf sicherem, ökologischem System

Genauere Zahlen zum Umsatz macht die junge Firma nicht. Sicher ist aber, dass 2018 die bisher meisten Systeme abgesetzt wurden. Als ein klassisches Start-up sieht Mayer Bluesky Energy aber nicht. Immerhin sind die Gründer gestandene Unternehmer mit 50 und mehr Lenzen und keine Uniabsolventen, die sich ausprobieren wollen. Die Salzwasserbatterie überzeugt gerade in Gebäuden, die keine Kompromisse bei der Sicherheit zulassen. Die neu gebaute Schule Tiunda im schwedischen Uppsala hat deshalb seit Ende August 2018 nicht nur eine Solaranlage auf dem Dach, sondern auch einen Speicher der Österreicher im Keller.

Wichtig war den Entscheidern, dass der Speicher sicher ist und die verwendeten Materialien ungiftig sind. „Es ist den hochgesteckten Klimazielen der Stadt und ihren Ambitionen zu verdanken, dass die Schulumgebung völlig ungiftig sein muss“, erklärt Maria Gardfjell die Entscheidung, auf die Batterie von Bluesky Energy zurückzugreifen. Gardfjell ist für Umwelt- und Klimafragen der Stadt Uppsala zuständig. Die Batterie speichert den Strom aus einer Solaranlage und kann so etwa zwölf Prozent des Strombedarfs der schwedischen Schule mit Solarstrom abdecken. Gleichzeitig übernimmt der Speicher auch Systemdienstleistungen, um das Stromnetz zu stabilisieren.

Mit einer C-Rate von 0,5 laden

Die Gemeinde Uppsala sei so zu einem Testfeld für neue Technologien geworden und schaffe neue Kenntnisse und Kompetenzen, die sich verbreiten ließen, betont Marlene Burwick, die für die Sozialdemokratische Partei im Stadtvorstand von Uppsala sitzt und gleichzeitig Kommissarin von Stuns ist. Schulen sind ein beliebter Einsatzort für Salzwasserspeicher, in Österreich und der Schweiz gibt es ebenfalls Projekte die 60, 75 oder 100 Kilowattstunden Kapazität aufweisen.

Immer mehr Installateure und Bauherren suchen nach einer alternativen Lösung zu Lithiumspeichern, die den Markt derzeit stark dominieren. Da kommt das Greenrock-System von Bluesky Energy für viele gerade recht. Die Ladegeschwindigkeit des Speichers liegt bei einer C-Rate von 0,25 oder auch 0,5. Die C-Rate beschreibt dabei den Lade- oder Entladestrom eines Akkus, bezogen auf seine Kapazität. Damit seien die technologischen Grenzen aber noch lange nicht erschöpft, verspricht der Firmenchef. Deshalb arbeitet Bluesky Energy mit verschiedenen Forschungsprojekten und Hochschulen zusammen, um die Batterie weiterzuentwickeln.

Chinesen kaufen Aquion auf

Die Technologie besitzt trotz der geringeren Energiedichte aber durchaus Vorteile: Ein nicht entflammbarer Elektrolyt auf Natrium-Sulfat-Basis erlaubt einen sicheren Betrieb. Und das auch bei hohen Umgebungstemperaturen, unter starken Betriebsströmen und ohne aktive Kühlung. Die Kathode besteht aus Manganoxid, die Anode aus Kohlenstoff, und als Separator wird einfaches Baumwollvlies verbaut. Zudem erlaubt eine mögliche direkte Ansteuerung der 48-Volt-Module mit verfügbaren Wechselrichtern eine einfache Realisierung eines skalierbaren stationären Speichersystems. Das Speichersystem Greenrock kann sowohl netzgekoppelt als auch als Insellösung betrieben werden.

Aus zwei Quellen bekommt die Firma die Zellen für das System. Zum einen gibt es einen Restbestand an Aquion-Batterien, der sich langsam, aber sicher dem Ende zuneigt. Die Technologie von Aquion Energy wurde Mitte 2017 vom chinesischen Unternehmen Juline-Titans gekauft. Auch Bluesky Energy bot seinerzeit mit, wurde aber von den Chinesen übertrumpft. Ein zweiter Hersteller der Zelle ist eine weitere chinesische Firma, die auch ehemalige Entwickler der Firma Aquion auf der Gehaltsliste hat. Bei diesen Batteriemodulen habe sich die Energiedichte der Salzwasserbatterie bereits erhöht, freut sich Mayer. Seine Firma habe nun eine exklusive Kooperation für Europa mit dem chinesischen Unternehmen abgeschlossen, dessen Namen er aktuell noch nicht nenn kann.

Die Österreicher kaufen die Wechselrichter unter anderem von Victron Energy und die Zellen bei Zulieferern ein, um daraus das Greenrock-System zu bauen. Verschiedene Märkte haben unterschiedliche Normen und Vorgaben. Die gilt es entsprechend anzuwenden, sodass der Installateur den Speicher leicht und schnell in Betrieb nehmen kann.

Datenkommunikation über Modbus

Besondere Anstrengung hat Mayers Team in die Entwicklung eines eigenen Energiemanagementsystems (EMS) investiert. Der Fokus lag dabei auf der Optimierung des Eigenverbrauchs, da der Speicher auch ohne Einspeisevergütung wirtschaftlich sein soll – und auch vermehrt in Afrika nachgefragt und installiert wird, wo es keine Einspeisevergütung gibt. Für das optimale EMS wurden bei der AC-Kopplung die 15 Hersteller von Solarwechselrichtern miteingebunden. Die Kommunikation erfolgt über eine Modbus-Leitung. So können die Geräte ihre Daten mit der entsprechenden IP-Adresse austauschen.

Die offene Datenarchitektur ermöglicht die Verbindung mit automatisierten Haussystemen. Über Funksteckdosen können große Verbraucher wie eine Waschmaschine, Trockner oder Geschirrspüler eingesteuert werden. In Belgien gebe es ein Projekt, bei dem ein Stirlingmotor als Erzeugungsquelle diene. Das EMS sei so ausgelegt, dass künftig möglichst vielen Optionen offenbleiben. Die Schnittstellen für eine Sektorenkopplung mit Wärmepumpe oder Elektroauto werden von der Firma ebenfalls mitgeliefert.

Bis auf 270 Kilowattstunden skalierbar

Der Heimspeicher ist in Schritten von 2,5 Kilowattstunden bis 30 Kilowattstunden skalierbar. Die Lösung für das Gewerbe beginnt mit 30 Kilowattstunden und kann bis zu 270 Kilowattstunden aufgestockt werden, berichtet Mayer. Drei Blöcke mit 90 Kilowattstunden können übereinandergestapelt werden. Diese brauchen 1,3 Quadratmeter Grundfläche. Hinzu kommt eine weitere Box für die Anschlusstechnik und Leistungselektronik.

Zuvor haben Mayer und seine Kollegen in der Medizintechnik gearbeitet. Sie haben aber schon damals immer auch ein branchenfremdes Projekt betreut. So konnten sie sich frühzeitig mit Energiespeichern auseinandersetzen. Die Redox-Flow-Technologie stand zuerst im Fokus. Technologien mit Zink-Eisen und Zink-Brom waren dabei. „Dieses Kapitel haben wir 2016 endgültig geschlossen, denn die Technologie kam nicht aus dem Stadium von Pilotprojekten heraus“, erklärt Mayer. Kein System habe länger als sechs Monate fehlerfrei funktioniert. Zudem müsse künftig der Wirkungsgrad bei den Separatoren massiv steigen, meint der Ingenieur, damit Redox-Flow-Speicher konkurrenzfähig werden.

Keine Überhitzung

Die Salzwasserbatterie ist da aus seiner Sicht schon weiter. Über 80 Prozent im Speicher bestünden aus Natrium, es gebe nur einen ganz geringen Teil von Lithiumsalz in dem Strompuffer. Auch deshalb ist er so sicher und überzeugt als Alternative zur Lithiumtechnik. Die verbauten Chemikalien schließen eine thermische Überhitzung aus. Fachleute sprechen bei der exothermen chemischen Reaktion von einem Thermal Runaway.

Das wirkt sich auch auf den Transport und die Lagerung aus: Deshalb gibt es keine besonderen Transportvorschriften wie bei Lithiumakkus. „Die Sicherheit und die Umweltfreundlichkeit des Greenrock sind immer wieder überzeugend für unsere Kunden“, sagt Mayer.

110 Fachfirmen als Partner

Als einziges Batteriesystem wurde Greenrock mit dem Cradle-to-Cradle-Zertifikat ausgezeichnet, das die Verwendung von vollständig nachhaltigen Rohstoffen bei der Fertigung beglaubigt.

In der DACH-Region hat die Firma mittlerweile 110 Partner, vier weitere in Afrika und des Weiteren gibt es einen Standort in den USA. Einige Installateure fragen sich allerdings, ob die Leistungsstärke des Salzwasserspeichers ausreicht. „Anhand der Lastgänge im Haushalt sieht man, dass sich deutlich mehr als die Hälfte der Lastgänge im Bereich unter einem Kilowatt abspielt. Wer das betrachtet, sieht, dass sich unser Speicher sehr gut als Heimspeicher eignet“, argumentiert Mayer.

Das alternative Batteriesystem sei für 5.000 Zyklen ausgelegt. Nach einer durchschnittlichen Nutzungsdauer von 15 Jahren sollen laut Bluesky Energy immer noch 70 Prozent der Speicherkapazität vorhanden sein. Im Gegensatz zu Lithiumspeichern könne die Salzwasserbatterie aber ohne Bedenken weiter genutzt werden, sagt Mayer. Nach 5.000 Ladezyklen sei noch mehr als die halbe Kapazität des Strompuffers abrufbar, verspricht der Bluesky-Energy-Firmenchef.

Ab zehn Cent Speicherkosten möglich

Bei den Speicherkosten kann Helmut Mayer immerhin eine Bandbreite nennen: Zehn Cent pro Kilowattstunde seien unter optimalen Umständen erreichbar. In der Praxis werden derzeit Kosten zwischen 15 und 20 Cent beobachtet. Mit den Gestehungskosten der Photovoltaik auf dem Dach von zehn oder zwölf Cent kommt das in eine Preisregion, die gerade in Deutschland unter den Kosten für Netzstrom liegt.

„Hier wirken viele Faktoren zusammen“, sagt Helmut Mayer und betont: „Eine einfache und pauschale Aussage zur Wirtschaftlichkeit greift allerdings zu kurz.“

www.bluesky-energy.eu

Literatur

Fussnoten

  • Der Aufbau eines Batteriemoduls des Greenrocket-Systems.

  • Der zweite Geschäftsführer: Thomas Krausse präsentiert seine Firma oft auch in Deutschland, hier auf der Energy Storage Europe in Düsseldorf.

  • Ein System des Gewerbespeichers Greenrock: acht Stacks mit einer Steuereinheit (oben).

  • Eine Installation in einem Mehrfamilienhaus in der Steiermark.

Grafik: BlueSky Energy

Foto: Varta Storage

Foto: BlueSky Energy

Foto: BlueSky Energy

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